JP5384782B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機に関する。

電動機等の回転機械には、ロータと、ロータに固定されるシャフトと、ロータに固定されるバランスウェイトとを備えるものがある（特許文献１参照）。このような回転機械では、バランスウェイトは、ロータの上面や底面上においてロータの中心から偏心して設けられる。
特開２００５−１１３７５０号公報

上記のような回転機械では、ロータが回転すると、ロータと共にバランスウェイトも回転して、回転による遠心力がバランスウェイトに作用する。バランスウェイトに遠心力が作用すると、バランスウェイトはロータに固定されているため、ロータがバランスウェイトに作用した遠心力の影響を受けて変形することがある。

本発明の課題は、ロータの変形を抑えることができる回転機械を備えた圧縮機を提供することにある。

第１発明に係る圧縮機は、ステータおよびロータと、固定スクロールおよび可動スクロールと、ロータに固定され可動スクロールを固定スクロールに対して偏心回転運動させるシャフトと、バランスウェイトと、４つの固定部材と、を備える。バランスウェイトは、台座部とウェイト部とを有する。台座部は、シャフトが通される貫通孔が中心に設けられた円盤状の外形を有する。ウェイト部は、台座部の中心から偏心して台座部上に段差を作るように台座部と一体に設けられている。台座部には、貫通孔周りに孔が形成されている。孔の少なくとも１つは、貫通孔に対してウェイト部側に形成されている。バランスウェイトは、ロータの可動スクロール側とは反対側において、ロータに４箇所で固定されており、且つ、ロータと共に回転する時に発生する遠心力方向への移動を規制するようにシャフトに係止する。バランスウェイトはシャフトに隙間ばめされる。ロータは、回転軸方向に積層された複数の金属板を有する。固定部材は、バランスウェイトと複数の金属板とを貫通して共締めして固定する。台座部は、台座部の中心に対してウェイト部の反対側に位置する部分において周縁部から台座部の中心に向けて凹んだ凹部を有する。

この圧縮機では、バランスウェイトはロータに固定されているため、ロータの回転と共に回転して遠心力が作用する。このとき、バランスウェイトは、遠心力方向への移動を規制するようにシャフトに係止するため、ロータがバランスウェイトから受ける負荷が低減される。これにより、この圧縮機では、ロータの変形を抑えることができる。

本発明に係る圧縮機では、バランスウェイトは、係止部を有する。係止部は、シャフトに対してバランスウェイトの重心位置の反対側において、シャフトに係止する。

この圧縮機では、係止部が、シャフトに対してバランスウェイトの重心位置の反対側において、シャフトに係止する。これにより、係止部は、バランスウェイトに作用する遠心力に抗してバランスウェイトの遠心力方向への移動を規制することができる。

本発明に係る圧縮機では、係止部は、シャフトが通される貫通孔を有する。

この圧縮機では、係止部の貫通孔にシャフトが通されることにより、係止部がシャフトに係止可能となる。このため、簡易な構造でバランスウェイトをシャフトに係止させることができる。

本発明に係る圧縮機では、バランスウェイトは、シャフトに隙間ばめされる。

この圧縮機では、バランスウェイトはシャフトに隙間ばめされるため、バランスウェイトを容易にシャフトに取り付けることができる。このため、この圧縮機では、組立性を向上させることができる。

本発明に係る圧縮機は、４つの固定部材をさらに備える。ロータは、回転軸方向に積層された複数の金属板を有する。固定部材は、バランスウェイトと複数の金属板とを貫通して共締めして固定する。

この圧縮機では、積層された複数の金属板とバランスウェイトとを固定部材が貫通して、複数の金属板とバランスウェイトとを共締めしている。ロータが複数の金属板によって構成されていると固定部材を介してバランスウェイトに作用する遠心力の影響を受けることにより変形し易くなるが、バランスウェイトがシャフトに係止することによって、ロータの変形を抑えることができる。

本発明に係る圧縮機では、バランスウェイトは、台座部とウェイト部とを有する。台座部は、シャフトが通される貫通孔が中心に設けられた円盤状の外形を有する。ウェイト部は、台座部の中心から偏心して台座部上に段差を作るように台座部と一体に設けられている。

この圧縮機では、ウェイト部によってバランスウェイトの機能を果たすことができると共に、台座部によってシャフトに係止することができる。そして、ウェイト部と台座部とが一体とされているため、構造が簡易であると共に、バランスウェイトをロータとシャフトとに容易に取り付けることができる。

本発明に係る圧縮機では、台座部は凹部を有する。凹部は、台座部の中心に対してウェイト部の反対側に位置する部分において、周縁部から台座部の中心に向けて凹んだ形状の部分である。

この圧縮機では、台座部の中心に対してウェイト部の反対側に位置する部分において凹部が設けられている。バランスウェイトの機能上、ウェイト部の反対側の重量が増大すれば、ウェイト部の重量も大きくする必要があるが、この圧縮機では、凹部によってウェイト部の反対側の重量が低減されているため、ウェイト部の重量を低減することができる。

第１発明に係る圧縮機では、バランスウェイトはロータに固定されているため、ロータの回転と共に回転して遠心力が作用する。このとき、バランスウェイトは、遠心力方向への移動を規制するようにシャフトに係止するため、ロータがバランスウェイトから受ける負荷が低減される。これにより、この圧縮機では、ロータの変形を抑えることができる。

また、本発明に係る圧縮機では、係止部が、シャフトに対してバランスウェイトの重心位置の反対側において、シャフトに係止する。これにより、係止部は、バランスウェイトに作用する遠心力に抗してバランスウェイトの遠心力方向への移動を規制することができる。

また、本発明に係る圧縮機では、係止部の貫通孔にシャフトが通されることにより、係止部がシャフトに係止可能となる。このため、簡易な構造でバランスウェイトをシャフトに係止させることができる。

また、本発明に係る圧縮機では、バランスウェイトはシャフトに隙間ばめされるため、バランスウェイトを容易にシャフトに取り付けることができる。このため、この圧縮機では、組立性を向上させることができる。

また、本発明に係る圧縮機では、積層された複数の金属板とバランスウェイトとを固定部材が貫通して、複数の金属板とバランスウェイトとを共締めしている。ロータが複数の金属板によって構成されていると固定部材を介してバランスウェイトに作用する遠心力の影響を受けることにより変形し易くなるが、バランスウェイトがシャフトに係止することによって、ロータの変形を抑えることができる。

また、本発明に係る圧縮機では、ウェイト部によってバランスウェイトの機能を果たすことができると共に、台座部によってシャフトに係止することができる。そして、ウェイト部と台座部とが一体とされているため、構造が簡易であると共に、バランスウェイトをロータとシャフトとに容易に取り付けることができる。

また、本発明に係る圧縮機では、台座部の中心に対してウェイト部の反対側に位置する部分において凹部が設けられている。バランスウェイトの機能上、ウェイト部の反対側の重量が増大すれば、ウェイト部の重量も大きくする必要があるが、この圧縮機では、凹部によってウェイト部の反対側の重量が低減されているため、ウェイト部の重量を低減することができる。

以下、図１から図３に基づいて、本発明の一実施形態に係る圧縮機１について説明する。

＜圧縮機１の構造＞
本発明の実施の形態に係る圧縮機１は、例えば、空気調和機の冷媒回路において蒸発機から吸入した冷媒を圧縮して凝縮器へと吐出するために用いられるものである。圧縮機１は、図１に示されるように、本体ケーシング１０と、本体ケーシング１０内に収納される圧縮ポンプユニット４０および電動機５０を備えている。

〔本体ケーシング１０〕
本体ケーシング１０は、主に、略円筒形状の胴体ケーシング部１２、胴体ケーシング部１２の上部を覆う上蓋部１１、および胴体ケーシング部１２の下部を覆う底蓋部１３から構成されている。

なお、上蓋部１１、胴体ケーシング部１２、および底蓋部１３は、順に溶接され一体化されており、本体ケーシング１０は密閉されている。

また、本体ケーシング１０の側面には、本体ケーシング１０の側壁を貫通してターミナル２０が設けられており、ターミナル２０の一部が本体ケーシング１０の外側に突出している。

〔圧縮ポンプユニット４０〕
圧縮ポンプユニット４０は、主に、固定スクロール４１、可動スクロール４２、ハウジング４３、オルダムリング４４、およびクランクシャフト４５等の構成部品から構成されるスクロール型の圧縮ポンプユニットであり、可動スクロール４２が固定スクロール４１に対して偏心回転運転することにより冷媒等の流体を圧縮するように構成されている。

〔電動機５０〕
電動機５０は、ターミナル２０に接続され、圧縮ポンプユニット４０のクランクシャフト４５を介して可動スクロール４２を駆動するものであり、圧縮ポンプユニット４０の下方に配置されている。電動機５０は、主に、胴体ケーシング部１２の円筒部分の内壁面に固定されるリング形状のステータ５１と、側方をステータ５１に囲まれるように配置されたロータ５５と、ロータ５５に固定されたメインシャフト３１と、バランスウェイト３２とから構成されている。

ステータ５１は、主に、ステータ鉄心５２と、ステータ鉄心５２の複数の歯部に巻回されるコイル５３とから構成される。そして、ステータ鉄心５２の圧縮ポンプユニット４０側およびその反対側には、コイルエンド５３ａが形成されている。

ロータ５５は、回転軸方向に積層された複数の金属板３３を有している。この金属板３３は円盤状の鋼板であり、複数の金属板３３が積層することによってロータ５５は略円柱状の外形となっている。また、ロータ５５の中心にはメインシャフト３１が通される貫通孔３４が設けられている。なお、ロータ５５を構成する複数の金属板３３は、貫通孔３４の周囲に設けられ回転軸方向に貫通する複数の孔３５を有しており、リベット３６がこの孔３５に通されている。リベット３６は、後述するバランスウェイト３２と複数の金属板３３とを貫通しており、バランスウェイト３２と複数の金属板３３とを共締めすることによって、複数の金属板３３を一体化させている。なお、ここでは、４つの孔３５と４つのリベット３６とが設けられている。

メインシャフト３１は、ロータ５５の貫通孔３４に通されており、焼きばめによってロータ５５に固定されている。メインシャフト３１の上端は、圧縮ポンプユニット４０のクランクシャフト４５に連結されており、ロータ５５と共に回転することによってクランクシャフト４５を介して可動スクロール４２を偏心回転運転させる。なお、メインシャフト３１の下端は軸受け部材３７によって支持されている。

バランスウェイト３２は、ロータ５５に固定されると共に、ロータ５５と共に回転する時に発生する遠心力方向への移動を規制するようにメインシャフト３１に係止する金属製の部材である。バランスウェイト３２は、図２および図３に示すように、回転軸方向からみて概ね円形の外形を有しており、その外径はロータ５５の外径と概ね一致している。バランスウェイト３２の縁部近傍には上述したリベット３６が通される複数の孔３８が設けられている。なお、ここでは、ロータ５５の孔３５に対応して４つの孔３８が設けられている。このバランスウェイト３２は、台座部６０とウェイト部６１とを有している。

台座部６０は、概ね円盤状の外形を有しており、その中心にはメインシャフト３１が通される円形の貫通孔６２が設けられている。貫通孔６２の径はメインシャフト３１の径よりも僅かに大きいため、バランスウェイト３２はメインシャフト３１に隙間ばめされる。また、この貫通孔６２の周囲を囲むように、複数の孔６３と凹部６４とが設けられている。複数の孔６３は、貫通孔６２の縁部に沿って湾曲した円弧状の形状を有しており、ここでは３つの孔６３が設けられている。凹部６４は、台座部６０の周縁部から台座部６０の中心に向けて凹んだ形状を有している。

ウェイト部６１は、台座部６０の中心から偏心して台座部６０上に段差を作るように設けられており、ウェイト部６１と台座部６０とは一体的に形成されている。ウェイト部６１は、台座部６０の外形に沿って湾曲した円弧状の形状を有しており、台座部６０上において台座部６０の縁部と貫通孔６２との間の部分であり且つ孔６３の外側に設けられている。ウェイト部６１は、台座部６０の中心に対して凹部６４の反対側に位置する部分に設けられている。すなわち、ウェイト部６１は、台座部６０の貫通孔６２に対して凹部６４の反対側に位置する部分に設けられている。

なお、バランスウェイト３２のうちロータ５５と接する側の面は平坦な形状であり、その反対側の面は、ウェイト部６１によって一部が下方に突出した段差のある形状となっている。

＜特徴＞
（１）
この圧縮機１では、バランスウェイト３２の台座部６０に貫通孔６２が設けられており、この貫通孔６２にメインシャフト３１が通されている。このため、バランスウェイト３２がロータ５５と共に回転してバランスウェイト３２に遠心力が作用した場合には、台座部６０がメインシャフト３１に対してバランスウェイト３２の重心位置すなわちウェイト部６１が設けられている部分の反対側においてメインシャフト３１に係止する。これにより、バランスウェイト３２に作用する遠心力がメインシャフト３１によって支えられ、ロータ５５への負担が軽減される。よって、この圧縮機１では、ロータ５５の変形を抑えることができる。

（２）
この圧縮機１では、バランスウェイト３２はリベット３６によってロータ５５に固定されているが、メインシャフト３１には隙間ばめによって嵌め合わされている。このため、バランスウェイト３２のメインシャフト３１への取付が容易である。また、台座部６０とウェイト部６１とが一体に形成されているため、ロータ５５への取付が容易である。これにより、この圧縮機１では、組立性を向上させることができる。

（３）
この圧縮機１では、台座部６０の中心に対してウェイト部６１の反対側に位置する部分において凹部６４が設けられている。バランスウェイトの機能上、ウェイト部６１の反対側の重量が増大すれば、ウェイト部６１の重量も大きくする必要があるが、この回転機械では、凹部６４によってウェイト部６１の反対側の重量が低減されているため、ウェイト部６１の重量を低減することができる。

＜他の実施形態＞
（Ａ）
上記の実施形態では、圧縮機１の電動機５０に本発明が適用されているが、本発明の適用対象はこれに限られるものではなく、バランスウェイトが設けられる回転機械であれば本発明が適用可能である。

（Ｂ）
上記の実施形態では、メインシャフト３１が通される貫通孔６２が設けられた台座部６０がメインシャフト３１に係止する係止部となっているが、係止部の構造はこれに限られるものではない。例えば、ウェイト部６１からメインシャフト３１に向かって延びメインシャフト３１の周囲を覆う形状の部材が係止部として設けられてもよい。

（Ｃ）
上記の実施形態では、バランスウェイト３２がメインシャフト３１に隙間ばめされているが、バランスウェイト３２とメインシャフト３１との嵌め合いは、隙間ばめに限らず「しまりばめ」や「中間ばめ」であってもよい。ただし、組立性の容易の観点からは、隙間ばめであることが望ましい。

（Ｄ）
上記の実施形態では、ロータ５５が複数の金属板３３で形成されている。このように、ロータ５５が複数の金属板３３で形成されている場合には、バランスウェイト３２に作用する遠心力の影響によってロータ５５が変形し易いため本発明が特に有効である。しかし、ロータ５５が一体の部材で形成される場合であっても、本発明によりロータ５５への負担を軽減してロータ５５の変形を抑えることが可能である。

（Ｅ）
上記の実施形態では、リベット３６がバランスウェイト３２とロータ５５との固定部材として用いられているが、ボルト等の他の固定部材が用いられてもよい。

また、上記の実施形態では、リベット３６がバランスウェイト３２と複数の金属板３３とを貫通して共締めしているが、バランスウェイト３２を貫通してロータ５５の途中まで達することによってバランスウェイト３２とロータ５５を固定する固定部材が用いられてもよく、或いは、接着等の固定手段によってバランスウェイト３２がロータ５５の表面に固定されてもよい。

本発明はロータの変形を抑えることができる効果を有し、回転機械および圧縮機として有用である。

圧縮機の側面断面図。 バランスウェイトの外観斜視図。 バランスウェイトの上面図。

１ 圧縮機
３１ メインシャフト（シャフト）
３２ バランスウェイト
３３ 複数の金属板
３６ リベット（固定部材）
５０ 電動機（回転機械）
５５ ロータ
６０ 台座部（係止部）
６１ ウェイト部
６２ 貫通孔
６４ 凹部

Claims (1)

1. ステータ（５１）およびロータ（５５）と、
   固定スクロール（４１）および可動スクロール（４２）と、
   前記ロータ（５５）に固定され、前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して偏心回転運動させるシャフト（３１）と、
   前記ロータ（５５）に固定される、バランスウェイト（３２）と、
   ４つの固定部材（３６）と、
   を備え、
   前記バランスウェイト（３２）は、前記シャフト（３１）が通される貫通孔（６２）が中心に設けられた円盤状の外形を有する台座部（６０）と、前記台座部（６０）の中心から偏心して前記台座部（６０）上に段差を作るように前記台座部（６０）と一体に設けられたウェイト部（６１）と、を有し、
   前記台座部（６０）には、前記貫通孔（６２）周りに孔（６３）が形成され、
   前記孔の少なくとも１つは、前記貫通孔（６２）に対して前記ウェイト部（６１）側に形成され、
   前記バランスウェイト（３２）は、前記ロータ（５５）の前記可動スクロール側とは反対側において、前記ロータ（５５）に４箇所で固定されており、且つ、前記ロータ（５５）と共に回転する時に発生する遠心力方向への移動を規制するように前記シャフト（３１）に係止し、
   前記バランスウェイト（３２）は前記シャフト（３１）に隙間ばめされ、
   前記ロータ（５５）は、回転軸方向に積層された複数の金属板（３３）を有し、
   前記固定部材（３６）は、前記バランスウェイト（３２）と複数の前記金属板（３３）とを貫通して共締めして固定し、
   前記台座部（６０）は、前記台座部（６０）の中心に対して前記ウェイト部（６１）の反対側に位置する部分において周縁部から前記台座部（６０）の中心に向けて凹んだ凹部（６４）を有する、
   圧縮機（１）。

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